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影響疲勞斷裂的主要因素及其改善方法

①構件表面狀態(tài)
大量疲勞失效分析表明，疲勞斷裂多數(shù)起源于構件的表面或亞表面，這是由于承受交變載荷的構件工作時其表面應力往往較高，典型的是彎曲疲勞構件表面拉應力Z大，加上各類工藝程序難以確保表面加工質量而造成。因此，凡是制造工藝過程中產生預生裂紋(如浮火裂紋)、尖銳缺口(如表面祖糙度不符合要求，有加工刀痕等)和任何削弱表面強度的弊病(如表面氧化、脫碳等)都將嚴重地影響構件的疲勞壽命。而且，材料的強度越高，則表面狀態(tài)對疲勞的影響也越大。

②缺口效應與應力集中
許多構件包含有缺口、螺紋、孔洞、臺階以及與其相類似的表面幾何形狀，也可能有刀痕、機械劃傷等表面缺陷，這些部位使表面應力提高和形成應力集中區(qū)，且往往成為疲勞斷裂的起源。

③殘余應力
如果構件表面存在著殘余拉應力，對疲勞極為不利。但是，如果使構件表面誘發(fā)產生殘余壓應力，則對抗疲勞大有好處。因為殘余壓應力起著削減表面拉應力數(shù)值的作用。一些表面熱處理工序，如表面淬火、滲碳和氮化；一些機械加工工序，如噴丸、表面、冷拔、擠壓和拋光都產生有利的殘余壓應力。因此，工程上經常采用這些方法來提高構件的疲勞抗力。

④材料的成分和組織
在各類工程材料中，結構鋼的疲勞強度Z高。在結構鋼中，疲勞強度隨著含碳量增加而增高，鉻、鎳等也有類似的效應。碳是影響疲勞強度的重要元素，既可間隙固溶強化基體，又可形成彌散碳化物進行彌散強化，提高鋼材的形變抗力，阻止循環(huán)滑移帶的形成和開裂，從而阻止疲勞裂紋的萌生和擴展，以及提高疲勞強度。其他合金元素主要通過提高鋼的淬透性和改善鋼的強韌性來改善疲勞強度。質量均勻、無表面或內在連續(xù)性缺陷的材料組織抗疲勞性能好。

⑤工作條件
載荷頻率對疲勞強度的影響是其在一定范圍內可提高疲勞強度。

低于疲勞極限的應力稱為次載。金屬在低于疲勞極限的應力下先運轉一定次數(shù)之后，則可以提高疲勞極限，這種次載荷強化作用稱為次載鍛煉。這種現(xiàn)象可能是由于應力應變循環(huán)產生的硬化及局部應力集中松弛的結果。次載應力水平越接近疲勞極限，其鍛煉效果越明顯；次載鍛煉的循環(huán)周次越長，其鍛煉效果越好，但達到一定循環(huán)周次之后效果就不再提高。

當加載應力低于并接近疲勞極限時，間歇加載提高疲勞效果比較明顯，而間歇過載加載對疲勞壽命不但無益，甚至還會降低疲勞強度。這種間歇加載影響疲勞強度的規(guī)律，可以指導制訂機器運行操作規(guī)程和檢驗規(guī)程。

溫度對疲勞強度的影響一般是溫度降低，疲勞強度升高；溫度升高，疲勞強度降低。

腐蝕環(huán)境介質使構件表面產生蝕抗、微裂紋等缺陷，將會加速疲勞源萌生而促進腐蝕疲勞。